Nature 一周论文导读 | 2019 年 3 月 7 日

审校：小象 小勺 小锅 棒冰 咖喱 水村山郭 紫苏

制版：阿金

生物学

Biology

Diabetes relief in mice by glucose-sensing insulin-secreting human α-cells

感应葡萄糖的人类胰岛素分泌α-细胞可缓解小鼠糖尿病

图片来源：medicalxpress.com

（导读 王思菲）小鼠失去胰岛素分泌β细胞，α细胞和δ细胞能转换类型产生胰岛素缓解糖尿病。本研究对来自糖尿病或健康供体的人α细胞和PPY生成γ细胞进行谱系追踪，发现细胞经PDX1及MAFA重编程后可对葡萄糖应答分泌胰岛素。将转化细胞移植给糖尿病小鼠移植，可持续六个月分泌胰岛素进而逆转糖尿病。提示原位细胞可塑性对糖尿病和其他退行性疾病的治疗前景……[论文详细信息、深度解读：《Nature | 重编程人类胰岛细胞可缓解小鼠糖尿病》］

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Colonic epithelial cell diversity in health and inflammatory bowel disease

结肠上皮细胞多样性在健康和炎症性肠病中的多样性

（导读 Chen^W^J）结肠上皮粘液屏障的破坏会诱发炎症性肠病（IBD），我们分析来自患有IBD和对照组患者的单个结肠上皮细胞，在肠隐窝的顶部，新发现了一种表达质子通道OTOP2和饱腹感尿鸟苷素肽的吸收细胞，能感知pH并在炎症和癌症中表达失调。另外，我们发现由杯状细胞表达并抑制细菌生长的抗蛋白酶分子WFDC2，在IBD患者中发现杯状细胞的位置重塑与WFDC2的下调一致。在体内，WFDC2保持上皮细胞之间紧密连接的完整性，并防止共生细菌和粘膜炎症的侵入……[论文详细信息]

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Structure of the IFNγ receptor complex guides design of biased agonists

IFNγ受体复合物的结构指导偏向激动剂的设计

（导读 郭怿暄）IFN γ在协调固有和适应性免疫中具有中心地位但其多效性导致无法用于免疫治疗。本研究解析了IFN γ与其受体亲和性增强变体IFNγR1的完整晶体结构，揭示了分支杆菌病中IFNγR2 T178N突变导致IFNγ应答缺陷的机制。同时发现几种IFNγ部分激动剂可偏向性诱导多种癌症细胞MHC I类抗原表达上调，但不影响PD-L1。该发现将IFNγ的免疫激活和抑制作用解耦合，有助于药物研发……[论文详细信息]

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Neuromodulatory control of localized dendritic spiking in critical period cortex

关键期皮质局部树突峰电位的神经调节控制  

（导读：刘奇）关键期的感知重塑神经回路，此时皮质对感知敏感后随年龄增长降低，但机制不明。文章引入抑制回路发育约束，发现双目视觉可塑性关键期的高峰期，基底前脑释放乙酰胆碱可兴奋表达生长抑素（SST）的中间神经元。关键期抑制SST细胞阻止双目受野正常发育。短期胆碱调节SST细胞能协调细胞体去抑制和树突峰电位分区，缺乏此调节导致关键期发育障碍……[论文详细信息]

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Female-biased embryonic death from inflammation induced by genomic instability

基因组不稳定引起的炎症导致雌性胚胎偏向性死亡

（导读 王思菲）基因组不稳定对胚胎发育的影响尚不清楚。本研究发现包含MCM2-MCM7的DNA复制解旋酶突变导致基因组不稳定造成雌性小鼠胚胎致死率显著高于雄性。XX胚胎死亡可由转基因介导的性别逆转或具有抗炎功能的睾酮拯救。非甾体抗炎药布洛芬可拯救携带Mcm及Fancm突变的雌性胚胎。该结果提示胚胎发育中DNA复制相关损伤导致炎症，雄性胚胎受睾酮保护，雌性胚胎致死率高。[论文详细信息、深度解读：《Nature亮点 | 睾丸酮可保护雄性胚胎——基因组不稳定更易导致雌性胚胎死亡》]

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MHC class II proteins mediate cross-species entry of bat influenza viruses

MHC II类蛋白介导蝙蝠流感病毒的跨物种入侵

图片来源：medicalxpress.com

（导读 王思菲）蝙蝠流感病毒的定向和人畜共患的可能性尚未完全确定。本研究使用转录组学结合全基因组CRISPR-Cas9筛选分析易感及非易感细胞，发现主要组织相容性复合体II类分子（MHC-II）人类白细胞抗原DR（HLA-DR）是蝙蝠甲型流感病毒跨物种感染的关键因素。HLA-DR 链使细胞获得抗性，而异位表达则使细胞对病毒易感。猪、小鼠或鸡的MHC-II表达均使其对此病毒易感……[论文详细信息]

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The centrosome protein AKNA regulates neurogenesis via microtubule organization

中心体蛋白AKNA通过微管组织调节神经发生

（导读：刘奇）大脑体积增大伴随脑室下区的相对增大，类上皮神经干细胞在胚胎大脑增大的脑室区分裂，进行自我更新并产生脑室下区的基底祖细胞。本研究发现特定神经干细胞和近乎所有基底祖细胞均表达中心体蛋白ANKA，其组织中心体微管成核及增长，介导脑室下区形成的细胞分层过程。AKNA调节脑室下区出口，表明中心体微管调节细胞进入和停留的关键角色……[论文详细信息]

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Squalene accumulation in cholesterol auxotrophic lymphomas prevents oxidative cell death

角鲨烯在胆固醇营养缺陷型淋巴瘤中的积累可防止细胞氧化应激死亡

（导读 郭怿暄）本研究发现ALK+间变性大细胞淋巴瘤（ALCL）和原发肿瘤等细胞中缺乏角鲨烯单氧酶，导致胆固醇营养缺陷。角鲨烯无法代谢而积累于胞内，改变胞内脂质图谱，保护癌细胞免遭铁死亡，在氧化应激下具有生长优势。通过低密度脂蛋白受体摄取的胆固醇对ALCL细胞和病源异种移植物非常重要。研究为确定个别癌症类型特有的营养依赖性提供思路……[论文详细信息]

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Complete biosynthesis of cannabinoids and their unnatural analogues in yeast

在酵母中对大麻素及其的非天然类似物进行生物全合成

（导读 卓思琪/过泽远）大麻素具有药用价值，但其天然丰度低且结构复杂难以合成。本研究对酿酒酵母的天然甲羟戊酸途径进行改造，引入大麻基因，可以以不同的脂肪酸为原料，实现大麻酚酸、Δ9-四氢大麻酚酸、大麻二酚酸、Δ9-四氢次大麻酚酸以及次大麻酚酸等的生物全合成。该研究为天然/非天然大麻素的生产提供了平台……[论文详细信息]

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Structural basis for KCTD-mediated rapid desensitization of GABAB signalling

KCTD介导GABA-B受体快速脱敏的结构基础

（导读：陈欣桐）脑部抑制性神经递质受体GABA-B的信号传递受其辅助亚基KCTD紧密调控，但其具体机制仍不清楚。本文通过X射线晶体学、冷冻电镜等多种实验方法揭示了KCTD与GABA-B受体和Gβγ亚基结合时的分子细节：受体C端形成不对称五聚体环，第二结构域H1与5个Gβγ亚基作用以诱导快速脱敏。这为了解KCTD蛋白控制GABA-B信号传递的具体机制提供了方向……[论文详细信息]

物理学

Physics

Verified quantum information scrambling

验证量子信息置乱

图片来源：SciTechDaily

（导读MQ）量子置乱最近成为表征黑洞中混沌的有力工具，但对其很难直接进行实验测。本研究利用可调谐三量子位幺正运算，作为离子阱量子计算机七量子位电路的一部分来设计量子置乱过程。采用量子隐形传输来检测信息的置乱。测量的隐形传输保真率通常可达80％，使通过实验限制相应OTOC测量中量子置乱引起的的衰减成为可能……[论文详细信息]

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Signatures of moiré-trapped valley excitons in MoSe2/WSe2 heterobilayers

MoSe2 / WSe2异质层中莫尔陷阱谷激子的特征

（导读MQ）在二维材料中，通过垂直堆叠具有扭曲或晶格常数差异的两层材料，可形成具有超晶格势的莫尔斑图。本研究报告了在MoSe2/WSe2异质层中捕获莫尔势的层间谷激子的实验证据。结合对功率和激发能量的特征依赖性，这些结果表明观察到的效应的起源于层间激子被捕获在光滑的莫尔势中，具有继承的谷对比物理学特征。[论文详细信息]

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Evidence for moiré excitons in van der Waals heterostructures

范德瓦尔斯异质结构中莫尔激子的证据

（导读MQ）莫尔超晶格可以调制材料的电子能带结构并传输相关性能。然而，莫尔超晶格对材料光学性质的影响尚未有实验研究。该研究报告了在具有小扭转角的MoSe2 / WSe2异质层中，正或负圆极化发射的多个层间激子共振的观察结果，这些结果表明，使用范德瓦尔斯异质结构设计人工激子晶体，并用于纳米光子学和量子信息应用的可行性……[论文详细信息]

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Observation of moiré excitons in WSe2/WS2 heterostructure superlattices

WSe2 / WS2异质结超晶格中莫尔激子的观测

（导读MQ）莫尔超晶格能够在二维异质结构中产生新的量子现象，其中原子薄层之间的相互作用可定性地改变超晶格中的电子能带结构。本研究报告了在层间紧密排列的WSe2 / WS2异质结中莫尔超晶格激子态的观测结果。莫尔激子带提供了引人瞩目的平台，可以从中探索和控制物质的激发态，如在过渡金属二硫化物中的拓扑激子和相关的激子哈巴德模型……[论文详细信息]

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Resonantly hybridized excitons in moiré superlattices in van der Waals heterostructures

在范德瓦尔斯异质结构中莫尔超晶格中的共振杂化激子

（导读MQ）原子级的薄层二维材料通过相对较弱的范德华力可以进行垂直堆叠组装，组装中出现的晶格失配现象导致莫尔超晶格的产生。本研究利用单层MoSe2和WS2组装的半导体异质结构，证明了激子带可以杂化，使得莫尔超晶格效应共振增强。杂化程度通过显著的激子能量移动与层间转角呈现的周期性函数关系来展现。该研究为基于范德华异质结构的半导体器件的能带结构设计提供了更多的思路……[论文详细信息]

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Molecular streaming and its voltage control in ångström-scale channels

分子流及其在埃米级通道中的电压控制

（导读MQ）减小流体装置尺寸至纳米尺度促使新奇的水和离子输运现象的发现。本研究对离子液体在分子尺寸狭缝状通道中输运进行测量。发现其输运可由压力和外加电场控制，显示出晶体管式电流体动力学效应。发现用较小的偏压即可将压力驱动的离子运输提高20倍，但该种门控效应在不同材料中存在显著的差异。该研究为控制分子和离子传输提供新的途径……[论文详细信息]

生态学

Ecology

Wetland carbon storage controlled by millennial-scale variation in relative sea-level rise

海湿地碳储存受千年尺度变化下的相对海平面上升的控制

图片来源： Smithsonian Environmental Research Center

（导读 朱姚镓）沿海湿地因其较高的生产力及较好的有机碳保存能力，在自然系统中拥有最高的单位面积固碳率。研究表明，在过去的几千年中，相对海平面上升（RSLR）较快的区域，潮沼表层20cm内的碳含量较RSLR相对稳定的区域高1.7-3.7倍，且差异随着深度的增加而增加。分析表明，RSLR创造了可供矿物和有机质积累的空间，而这些可容纳空间与碳积累和高度成正比……[论文详细信息]

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Social parasitism as an alternative reproductive tactic in a cooperatively breeding cuckoo

社会寄生作为合作繁殖杜鹃的另一种生殖策略

（导读 陈月欣） 在合作筑巢的鸟类中，有些个体会成为只产蛋而不看护的“社会寄生虫”。然而我们对于个体选择寄生策略的原因所知甚少。我们通过对大犀鹃的长期观察后发现，寄生策略的出现与个体鸟巢当年被毁的有很强的关联，并且有很强的个体重复性。个体的寄生策略与合作策略有着大致相等的适合度回报……[论文详细信息]

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